實驗研究平拋運動

人教版必修第二冊第五章曲線運動53實驗：研究平拋運動為了研究平拋運動的特點，我們應(yīng)該想辦法把運動物體的位置隨時間變化的信息記錄下來。比如，用頻閃照相的方法，記錄物體在不同時刻的位置。當(dāng)然也可以用別的方法記錄信息，開展研究。一、實驗?zāi)康模?描繪出平拋物體的運動軌跡；2判斷軌跡是否是拋物線；3求出平拋運動物體的初速度。二、實驗原理：平拋運動可以看成是兩個分運動的合運動：⑴水平方向的勻速直線運動，其速度等于平拋物體的初速度；⑵豎直方向的自由落體運動．利用有孔的卡片確定做平拋運動的小球運動時的若干不同位置，然后描出運動軌跡，測出曲線上任一點的坐標(biāo)和y，利用就可以求出平拋物體的初速度．1、如何獲得小球做平拋運動的軌跡？方案一：描跡法實驗器材：斜槽，金屬小球，木板附豎直固定支架，坐標(biāo)紙，圖釘，刻度尺，重錘線，鉛筆。1、安裝調(diào)整斜槽：用圖釘把白紙釘在豎直板上，在木板的左上角固定斜槽，并使其末端的切線保持水平。實驗步驟:2、調(diào)整木板：用懸掛在槽口的重錘線把木板調(diào)整到豎直方向、并使木板平面與小球下落的豎直面平行且靠近,固定好木板。3、確定坐標(biāo)原點O：把小球放在槽口處，用鉛筆記下球在槽口時球心在白紙上的水平投影點O，O即為坐標(biāo)原點。4．描繪運動軌跡：在木板的平面上用手按住卡片，使卡片上有孔的一面保持水平，調(diào)整卡片的位置，使從槽上滾下的小球正好穿過卡片的孔，而不擦碰孔的邊緣。用鉛筆在卡片缺口處的白紙上點個黑點，這就在白紙上記下了小球穿過孔時球心所對應(yīng)的位置。保證小球每次從斜槽上的同一位置由靜止開始滑下，用同樣的方法，可找出小球平拋軌跡上的一系列位置。5、計算初速度：取下白紙，以O(shè)點為原點畫出豎直向下的y軸和水平向右的軸，用平滑的曲線把這些位置連接起來即得小球做平拋運動的軌跡。xy用公式＝v0t和y＝gt2/2計算出小球的初速度v0，最后計算出v0的平均值。在曲線上選取A、B、C、D、E、F六個不同的點，用刻度尺和三角板測出它們的坐標(biāo)和y。1保證斜槽末端的切線必須水平。2木板平面豎直且平行于小球平拋的軌道平面，并使小球的運動靠近木板但不接觸。3坐標(biāo)原點不在斜槽口的末端，應(yīng)在槽口上方小球球心處。實驗注意事項:OO′4小球應(yīng)在同一位置無初速自由釋放；釋放的高度要適當(dāng)，使小球以合適的水平初速度拋出，其軌跡在坐標(biāo)紙的左上角到右下角間分布，從而減小測量誤差；5實驗過程中木板不能動6要在平拋軌道上選取距O點遠(yuǎn)些的點來計算球的初速度，這樣可使結(jié)果的誤差較小。實驗注意事項:1．利用如圖所示的裝置研究平拋運動．為了畫出一條鋼球做平拋運動的軌跡，要求A．鋼球每次必須從斜槽上相同的位置滾下B．鋼球每次可以從斜槽上不同的位置滾下C．斜槽末端的切線可以不調(diào)成水平D．斜槽必須是光滑的A2（多選）“在探究平拋物體的運動規(guī)律”實驗的裝置，在實驗前應(yīng)A．將斜槽的末端切線調(diào)成水平B．將木板校準(zhǔn)到豎直方向，并使木板平面與小球下落的豎直平面平行C．在白紙上記錄斜槽末端槽口的位置O，作為小球做平拋運動的起點和所建坐標(biāo)系的原點D．測出平拋小球的質(zhì)量AB3（多選）在研究平拋物體的運動的實驗中，為了求平拋物體的初速度，需直接測的數(shù)據(jù)有（）A小球開始滾下的高度的水平坐標(biāo)的豎直坐標(biāo)CD4在水平桌面上用書本做成一個斜面，讓小鋼球從斜面上某一位置滾下，離開桌面后做平拋運動．若要粗測小鋼球做平拋運動初速度的大小，下列器材中最合適的是A打點計時器B天平C秒表D刻度尺D方案二：徑跡法oyv0方案三：用頻閃照相機(jī)得到物體運動的軌跡照相法OyA4A3A2A1M4M3M2M1y3二、如何判斷平拋運動的軌跡是不是拋物線？假設(shè)軌跡是一條拋物線，則軌跡上各點應(yīng)滿足y=a2。測出軌跡上某點的坐標(biāo)、y，帶入y=a2中求出a，就可知道代表這個軌跡的可能關(guān)系式；再測幾個點的坐標(biāo)代入驗證是否有相同的a。5如圖所示為一小球做平拋運動的閃光照相照片的一部分，圖中背景方格的邊長均為5cm，如果取g＝10m/s2，那么：1照相機(jī)的閃光頻率是H；2小球運動中水平分速度的大小是m/s；3小球經(jīng)過B點時的速度大小是m/s。101525【拓展學(xué)習(xí)】用傳感器和計算機(jī)描繪物體做平拋運動的軌跡用傳感器和計算機(jī)可以方便地描出做平拋運動的物體的軌跡。一種設(shè)計原理如圖53-4所示。物體A在做平拋運動，它能夠在豎直平面內(nèi)向各個方向同時發(fā)射超聲波脈沖和紅外線脈沖。在它運動的平面內(nèi)安放著超聲—紅外接收裝置B。B盒裝有B1、B2兩個超聲—紅外接收器，并與計算機(jī)相連。B1、B2各自測出收到超聲脈沖和紅外脈沖的時間差，并由此算出它們各自與物體A的距離。從圖53-4可以看出，在這兩個距離確定之后，由于B1、B2兩處的距離是已知的，所以物體A的位置也就確定了。計算機(jī)可以即時給出A的坐標(biāo)。